Caracterización del sistema de descontaminación productivo de ...

Tierra Tropical (2006) 2 (2): 141-147
CARACTERIZACIÓN DEL SISTEMA DE DESCONTAMINACIÓN
PRODUCTIVO DE AGUAS SERVIDAS EN LA FINCA PECUARIA
INTEGRADA DE LA UNIVERSIDAD EARTH: II. BIOINDICADORES
K. Garcés, R. Gutiérrez, B. Kohlmann 1 , J. Yeomans, R. Botero
Universidad EARTH
Las Mercedes de Guácimo, Limón, Costa Rica
Recibido 20 de enero 2003. Aceptado 9 de agosto 2006.
RESUMEN
Las plantas acuáticas han sido desde años atrás una estrategia efectiva en sistemas de
descontaminación de aguas residuales. En este proyecto se analizaron los macroinvertebrados
asociados a las plantas acuáticas Eichhornia crassipes, Salvinia minima, Ipomoea acuatica,
Pistia stratiotes y Limnocharis flava, en el sistema de descontaminación productiva de las aguas
servidas de la Finca Pecuaria Integrada de la Universidad EARTH. Se realizaron dos
biomonitoreos de los macroinvertebrados asociados al área foliar y radicular de las plantas
acuáticas en cada humedal artificial. En total se encontraron 3299 individuos, distribuidos en 15
órdenes, que se concentran en su mayoría (80 % de la población total) en el humedal artificial 1.
El estado de los individuos encontrados en el área radicular era parte adultos y parte larvas. Los
individuos localizados en el área foliar, en su mayoría (95 %) se encontraban en estado adulto.
Oligochaeta, Homoptera y Coleoptera fueron los órdenes de los macroinvertebrados
predominantes en los humedales artificiales 1 y 2, mientras que en los humedales artificiales 3 y
4 pertenecieron a los órdenes Odonata, Gastropoda y Acari. De la totalidad de
macroinvertebrados encontrados, 93 % (3060 individuos) fueron indicadores de la calidad de
aguas. La mayoría fueron de la familia Oligochaeta (90 %) y en menor número individuos del
orden Odonata, Coleoptera, Hemiptera, Gastropoda, Crustacea y Diptera. Los
macroinvertebrados indicadores de la calidad de aguas permitieron determinar que sí hay un
mejoramiento en la calidad del agua al final del sistema de descontaminación estudiado. De los
resultados del BMWP (Biological Monitoring Working Party) modificado al Índice Perca, se
determinó que el agua era de mala calidad para los humedales artificiales 1 y 2 y agua de calidad
aceptable para los humedales artificiales 3 y 4.
Palabras clave: Bioindicadores, biomonitoreo, calidad de agua, humedal artificial, plantas
acuáticas, sistema de descontaminación.
ABSTRACT
For many years aquatic plants have been used as an effective strategy for decontaminating
wastewaters. This study characterized Eichhornia crassipes, Salvinia minima, Ipomoea acuatica,
Limnocharis flava and Pistia stratiotes, aquatic plants present in the decontamination system at
the Integrated Livestock Farm of EARTH University, and focused on the role of
macroinvertebrates associated with these plants in the decontamination of the wastewaters. To
this end, two biomonitoring studies associated with the foliar and radicular areas of the aquatic
plants, in the four artificial wetlands, were performed. These samplings revealed a total of 3299
macroinvertebrates distributed in 15 orders, the majority of which (80 %) were concentrated in
the first artificial wetland. In general, macroinvertebrates found in the radicular area were both
1 Contacto: Bert Kohlmann (bkohlman@earth.ac.cr)
ISSN: 1659-2751

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adults and larvae, whereas macroinvertebrados found in the foliar area were primarily adults
(95 %). Families in the orders Oligochaeta, Homoptera and Coleoptera predominated in the
artificial wetlands 1 and 2, and families in the orders Odonata, Gastropoda and Acari
predominated in the artificial wetlands 3 and 4. Of the total of the macroinvertebrates found,
93 % (3060) were species that are known indicators of water quality. The majority of these
(90 %) belonged to the order Oligochaeta but also encountered were macroinvertebrates from the
orders Odonata, Coleoptera, Hemiptera, Gastropoda, Crustacea and Diptera. The biomonitoring
of macroinvertebrates showed that the water quality was improving as one moved through the
four artificial wetlands, indicating that the decontamination system was functioning. Calculations
of the BMWP (Biological Monitoring Working Party), modified according to the Perca Index,
revealed that the water in the artificial wetlands 1 and 2 was still of poor quality, whereas the
artificial wetlands 3 and 4 had an acceptable water quality.
Keywords: Bioindicators, biomonitoring, water quality, artificial wetland, aquatic plants,
decontamination system.
INTRODUCCIÓN
El biomonitoreo, conocido también como ‘Monitoreo Biológico’, permite determinar la calidad
de un cuerpo de agua con base en los artrópodos presentes. Se pueden utilizar organismos
acuáticos como indicadores, sin embargo, Pennak (1978) recomienda el uso de invertebrados,
puesto que hay bastante conocimiento para su interpretación biológica y ecológica. Al respecto,
Kohlmann (2002) añade que los macroinvertebrados son usados como indicadores porque su
periodo de vida es lo suficientemente largo como para ser afectados por las condiciones de la
calidad de agua. Además, están relativamente inmóviles; tienden a formar comunidades
características que se asocian con condiciones físicas y químicas muy particulares y fáciles de
colectar.
Los métodos de evaluación para determinar la calidad de aguas generalmente empleados son: el
Índice de Laidlaw y el Índice ‘Biological Monitoring Working Party’. En este estudio se utilizó
el Índice ‘Biological Monitoring Working Party’, el cual determina la calidad de agua basándose
en la presencia de familias de invertebrados indicadores. En este método la escala para calificar
es de 1 a 10, donde el valor de 10 se asigna a familias de organismos indicadores de aguas de
calidad excelente y el valor de 1 a familias de organismos indicadores de aguas con una calidad
muy mala. El valor de la sumatoria total se divide por el número total de familias presentes. El
resultado se conoce como índice ‘Average Score per Taxon’ o ASPT de la muestra analizada
(Schäfer, 1997). Para interpretar la calidad de agua, si el valor del índice ASPT está entre valores
de 1 a 3 corresponde a agua de mala calidad; entre 4 y 6 agua aceptable y entre 7 y 10 agua de
buena calidad (Kohlmann, 2002). Cabe señalar que en el índice ASTP se consideran únicamente
el número de familias y no el de individuos de esas familias, lo cual afecta los resultados. Ante
esta situación, Kohlmann (2002) sugiere realizar una modificación en los cálculos. El cambio
consiste en dividir el valor de la sumatoria total por el número total de individuos presentes, a lo
cual se conoce como índice ‘Perca’ (Baur, 1988).
El hábitat de los organismos acuáticos se puede dividir en “macrohábitats” y “microhábitats”.
“Macrohábitats” son los lugares donde viven grandes grupos o complejos de organismos, por
ejemplo, un lago, un río. Los microhábitats, son lugares específicos en donde viven determinados
individuos o especies, por ejemplo, la columna de agua, el fondo de una poza, una roca. Con
respecto a los macroinvertebrados, se puede decir que dentro de la clase Insecta del orden
Diptera pertenecen las larvas y pupas de los zancudos que viven en aguas estancadas. Por su

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parte dentro de la clase Arachnida, los ácaros generalmente se encuentran asociados a ambientes
acuáticos. Los ácaros de agua, diminutos y de colores brillantes (rojo, azul o negro entre otros) y
de vida libre, se caracterizan por ser buenos nadadores y se esconden dentro de la vegetación que
crece sobre las rocas. Las arañas que viven dentro del agua no se encuentran en Costa Rica, sin
embargo hay especies que viven asociadas a ambientes acuáticos (De la Rosa y Barbee, 1993).
Los insectos del orden Lepidoptera, en su mayoría, son terrestres. Pero algunas especies viven
parte de sus vidas, como larvas y pupas en el ambiente acuático. Las larvas de la Familia
Pyralidae, a través de sus agallas laterales respiran el oxígeno del agua. En estado de pupa, los
pirálidos permanecen en los refugios de las larvas protegidos de depredadores hasta que emergen
como adultos a la superficie (De la Rosa y Barbee, 1993).
Los insectos del orden Coleoptera, que representa el mayor grupo de entre lo artrópodos, gran
parte son terrestres. Algunos presentan un hábitat acuático, como los élmidos, los ditíscidos, los
girínidos y los sefénidos, entre otros. Los élmidos adultos pueden caminar bajo el agua, y para
proveerse de oxígeno llevan consigo una burbuja de aire, semejando a un buzo. Los ditíscidos
adultos son inofensivos, pero en su estado larval son depredadores de otros insectos acuáticos
(De la Rosa y Barbee, 1993).
Los adultos de insectos del orden Odonata, se encuentran próximos a los cuerpos de agua, ya que
es donde ponen sus huevos o en la vegetación cercana, hasta que se desarrollan como larvas. Las
larvas y adultos son depredadores, se alimentan de otros insectos acuáticos y terrestres. El labio
de las larvas les sirve para atrapar a sus presas. Al orden Hemiptera pertenecen las chinches
acuáticas que se consideran los insectos más grandes y notorios. El aparato chupador parece una
jeringa (De la Rosa y Barbee, 1993).
Los moluscos pertenecen al orden Gastropoda. Los caracoles comen las algas y pedazos de
hojas. Las conchas abandonadas son usadas por otros organismos como fuente de minerales. Los
moluscos son comunes del agua dulce y salada. Las especies de agua dulce son importantes en el
equilibrio ecológico. Por último, el orden Oligochaeta, son los parientes de las lombrices y viven
en los fondos de las pozas. Se encuentran generalmente en aguas con altos contenidos de
material orgánico (De la Rosa y Barbee, 1993).
La utilización de plantas acuáticas ha demostrado ser una estrategia efectiva en sistemas de
descontaminación de aguas residuales. Se caracterizan por su capacidad de extraer diversos
compuestos del agua, nitrógeno y fósforo contaminantes provenientes de la actividad agrícola.
La relación existente entre macroinvertebrados asociados a las plantas acuáticas se basa en la
capacidad de éstas en la descontaminación de aguas y en respuesta a esta acción el desarrollo de
determinados macroinvertebrados que son capaces de desarrollarse según el grado de
contaminación del medio acuático. Con el análisis de las plantas acuáticas con los
macroinvertebrados fue posible definir el tipo de comunidad ecológica que se desarrolla en cada
humedal artificial de descontaminación.
MATERIALES Y MÉTODOS
El sistema de descontaminación productiva de aguas servidas de la Finca Pecuaria Integrada
consta de cuatro humedales artificiales de descontaminación. Se realizaron dos muestreos de los
macroinvertebrados asociados al área radicular y área foliar de las plantas acuáticas en cada uno
de los cuatro humedales artificiales. Las muestras se examinaron en laboratorio y los
macroinvertebrados encontrados se colocaron en frascos con alcohol (70 %). Después se
identificaron con claves, hasta el nivel de familia.

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Cuadro 1. Puntajes asignados en el Índice BMWP para las familias de macroinvertebrados
identificados en Costa Rica.
Puntuación Orden † Familia indicadora
10 Odonata Polythoridae
Diptera Blephariceridae; Athericidae
Ephemeroptera Heptageniidae
Plecoptera Perlidae
Trichoptera Lepidostomatidae; Odontoceridae; Hydrobiosidae;
Ecnomidae
8 Ephemeroptera Leptophlebiidae
Odonota Cordulegastridae; Corduliidae; Aeshnidae; Perilestidae
Trichoptera Limnephilidae; Calamoceratidae; Leptoceridae;
Glossosomatidae
Blattodea Blaberidae
7 Coleoptera Ptilodactylidae; Psephenidae; Lutrochidae
Odonota Gomphidae; Lestidae; Megapodagrionidae; Protoneuridae;
Platysticitidae
Trichoptera Philopotamidae
6 Odonota Libellulidae
Megaloptera Corydalidae
Trichoptera Hydroptilidae; Polycentropodidae; Xiphocentronidae
Ephemeroptera Euthyplociidae; Isonychidae
5 Lepidoptera Pyralidae
Trichoptera Hydropsychidae; Helicopsychidae
Coleoptera Dryopidae; Hydraenidae; Elmidae; Limnichidae
Ephemeroptera Leptohyphidae; Oligoneuriidae; Polymitarcyidae; Baetidae
4 Coleoptera Chrysomelidae; Curculionidae; Haliplidae; Lampyridae;
Staphylinidae; Dytiscidae; Gyrinidae; Scirtidae; Noteridae
Diptera Dixidae; Simulidae; Tipulidae; Dolichopodidae;
Empididae; Muscidae; Sciomyzidae; Ceratopogonidae;
Stratiomyidae; Tabanidae
Hemiptera Belostomatidae; Corixidae; Naucoridae; Nepidae;
Notonectidae
Odonota Calopterygidae; Coenagrionidae
Ephemeroptera Caenidae
3 Coleoptera Hydrophilidae
Psychodidae; Valvatidae; Hydrobiidae; Lymnaeidae;
Physidae; Planorbidae; Bithyniidae; Bythinellidae;
Sphaeridae; Glossiphonidae; Hirudidae; Erpobdellidae;
Asellidae
2 Diptera Chironomidae; Culicidae; Ephydridae
1 Diptera Syrphidae; Oligochatea (todas las clases)
† Fuente: Roldán (2003), adaptado por Kohlmann (2006).

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El método de evaluación empleado fue el Índice BMWP (Biological Monitoring Working Party)
que asigna un número del 1 al 10 a las familias de organismos indicadores de calidad de aguas:
valor 1 para familias indicadores de mala calidad de aguas y 10 para indicadores de excelente
calidad de agua (Cuadro 1). Para interpretar la calidad de agua, se utilizó el índice ‘Perca’ (Baur,
1988) que se obtiene al dividir el valor de la sumatoria total por el número total de individuos
presentes. Valores de 1 a 3 corresponden a agua de mala calidad; entre 4 y 6 agua aceptable;
entre 7 y 10 agua de buena calidad (Kohlmann, 2002).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En total se encontraron 3299 macroinvertebrados, distribuidos en 15 órdenes, que en su mayoría
(80 %) se concentran en el primer humedal artificial (Figura 1). Existió una mayor presencia de
macroinvertebrados en el segundo muestreo (3050 individuos) en relación con el primer
muestreo (249 individuos). En el segundo muestreo del área foliar hubo más individuos (113) en
relación con el primer muestreo (44 individuos) en los humedales artificiales 1 y 2, que pudo
deberse al aumento de malezas en los humedales artificiales y mayor concentración de materia
orgánica, provocando el aumento poblacional de plantas acuáticas. El estado de los individuos
encontrados en el área radicular era parte adultos y parte larvas. Los individuos localizados en el
área foliar, en su mayoría (95 %) eran adultos.
Número de macroinvertebrados
500
400
300
200
100
0
257
(x 10)
55
409
102
1 2 3
4
94
Humedales artificiales (FPI)
Área radicular
Área foliar
68
0 0
Figura 1. Distribución del total de macroinvertebrados encontrados en los humedales artificiales
de descontaminación 1, 2, 3 y 4.
La presencia mayoritaria de los Oligochaeta (Enchytraeidae) en los humedales artificiales 1 y 2.
En número y tamaño los Enchytraeidae del humedal artificial 1 superaron a los del humedal
artificial 2 (Figura 2). El periodo entre un muestreo y otro fue de seis semanas. Durante este
tiempo, los humedales artificiales de descontaminación cambiaron al acumular un exceso de
biomasa (aumento de población de plantas), sedimentos (materia orgánica y plantas muertas) e

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invasión de malezas. Estos ambientes son el hábitat propicio para la adaptación y reproducción
favorable de Enchytraeidae (Roldán, 1994).
8
24
71
8
74
38
3 3
2
14
8
32
3
8
1 2 3
4
10
Humedales artificiales (FPI)
0
0
36
27
15
0
7
25
19
Homoptera
Acari
Oligochaeta
(x 100)
Coleoptera
Odonata
Gastropoda
Figura 2. Grupos de macroinvertebrados con mayor presencia en los humedales artificiales de
descontaminación 1, 2, 3 y 4.
Los macroinvertebrados del muestreo 1 y 2 se concentraron mayormente en el humedal artificial
1 y va descendiendo conforme se acerca al humedal artificial 4. Los grupos predominantes de
macroinvertebrados en porcentajes fueron Oligochaeta, Homoptera y Coleoptera en los
humedales artificiales 1 y 2, mientras que Odonata, Gastropoda y Acari predominaron en los
humedales artificiales 3 y 4 (Figura 2). Esto mostró un comportamiento similar en los humedales
artificiales de descontaminación 1 y 2, y diferente con respecto al de los humedales artificiales 3
y 4.
Varios macroinvertebrados no se encontraban calificados como indicadores de la calidad de
aguas para el índice BMWP, principalmente los siguientes macroinvertebrados: Acari
(Eylaoidea), la clase Arachnida y Diptera (Ephrydidae). El factor climático durante este año

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mostró que existieron períodos con una marcada diferencia de estacionalidad (época lluviosa).
Esto podía incidir en el comportamiento y dinámica de los macroinvertebrados, puesto que
debido a las condiciones ambientales sufrieron cambios en su desarrollo y reproducción.
CONCLUSIONES
El biomonitoreo (BMWP) modificado con el índice Perca indicó que existió un mejoramiento en
la calidad de aguas del inicio del sistema, los humedales artificiales de descontaminación 1 y 2
(agua mala calidad), con respecto a las aguas al final del sistema, los humedales artificiales de
descontaminación 3 y 4 (agua de calidad aceptable). De la totalidad de macroinvertebrados
encontrados, 93 % (3060 individuos) fueron indicadores de la calidad de aguas. Se recomienda
adaptar el modelo de BMWP a condiciones del trópico húmedo, de modo que se puedan
cuantificar macroinvertebrados que son indicadores de la calidad de aguas.
LITERATURA CITADA
Baur, W. 1988. Gewässergüte bestimmen und beurteilen. Berlin, DE. 209 p.
De la Rosa, C.; Barbee, N. 1993. Guía de los organismos comunes de las aguas dulces de Costa
Rica. Programa de Educación Ambiental. Alajuela, CR.
Kohlmann, B. 2002. Manual de Laboratorio de Ecología. Segunda edición. Universidad EARTH.
Guácimo, Limón, CR. 277 pp.
Pennak, R.W. 1978. Freshwater Invertebrates of the United States. 2nd Edition. John Wiley and
Sons. New York, US. 803 p.
Roldán, G. 2003. Bioindicación de la calidad del agua en Colombia: Uso del método
BMWP/Col. Universidad de Antioquia. Medellín, CO. 170 p.
Schäfer, A. 1997. Biogeographie der Binnengewässer. Teubner Studienbücher. Sttuttgart, DE.
258 p.